Принципы передачи информации по компьютерной сети

В настоящее время активно растут потоки разнообразной информации и скорость ее распространения. Увеличивается количество новых всевозможных сетей, которые существенно упрощают процесс распространения этой самой информации. Существующие сети расширяются, возрастает число пользователей этих сетей. Растут также и требования, предъявляемые к передаваемому трафику, пропускной способности, протяженности (масштабности), защите информации (передачи данных), причем безопасность передаваемой по сети информации и скорость ее передачи являются одними из главных факторов для пользователя сети.

Исходя из вышеперечисленных фактов, мы можем сделать выводы, что проблема передачи данных в сети и развитие методов коммутации, а также улучшение процессов кодирования и синхронизации информации, актуальна для настоящего времени и заслуживает к себе внимания.

Цель работы: Рассмотреть принципы передачи данных в сети: кодирование и синхронизацию данных, методы коммутации, коммутацию пакетов.

Задачи, которые необходимо выполнить в ходе реализации цели курсовой работы:

1. Исследовать компьютерные сети и принципы передачи данных в них:

a. рассмотреть сети передачи данных и их классификацию;

b. исследовать известные топологии сетей передачи данных;

Источник

Лекция 8 §14 Принципы передачи информации в сети

Основной функцией сети является соединение между собой различного оборудования, поэтому проблема обеспечения открытости сетей (возможность расширения и реконфигурации, стандартизации) имеет особое значение.

В 70-е годы в связи с расширяющимися масштабами разработки и внедрения телекоммуникационных и вычислительных сетей было решено сформулировать единую модель взаимодействия систем и сетей. Это было поручено Комитету по вычислительной технике и обработке информации Международной организации по стандартизации (ISO – International Standards Organization).

В 1979 году ISO опубликовала модель архитектуры вычислительной сети, так называемую «модель взаимодействия открытых систем» (OSI – Open System Interconnection). Эта модель является международным стандартом для передачи данных, основой как для анализа существующих систем, так и для создания новых стандартов и систем.

П.1 Семиуровневая модель osi

Модель OSI содержит семь отдельных уровней – подзадач. Каждому уровню отводится конкретная роль. Благодаря этому общая задача передачи данных расчленяется на отдельные простые задачи. При этом взаимодействие осуществляется только между соседними уровнями. Полное описание модели OSI занимает более 1000 страниц текста.

Для сетевого взаимодействия устройств необходимо согласовать между собой электрические уровни сигналов, задержки и длительности импульсов, типы соединителей, способы кодирования информации, способы обеспечения достоверности передачи, формы и форматы адресации, форматы данных, способы доступа к сети, способы буферизации данных, способы деления их на пакеты и восставновления целостности сообщений и др.

Протокол – необходимые соглашения для связи одного уровня с рядом расположенными. То есть это набор правил, которые управляют обменом информацией. Он определяет синтаксис и семантику сообщений, операции управления, синхронизацию и состояния при коммуникации. Стек протоколов – набор связанных коммуникационных протоколов, которые функционируют совместно и используют некоторые или все семь уровней модели OSI.

Модель OSI описывает только средства, реализуемые операционной системой, системными утилитами и аппаратурой. Стандартизируются не интерфейсы между уровнями, а протоколы связи соответствующих устройств между уровнями.

1) физический – битовые протоколы передачи информации;

2) канальный – формирование кадров, управление доступом к среде;

3) сетевой – маршрутизация, управление потоками данных;

4) транспортный – обеспечение взаимодействия удаленных процессов;

5) сеансовый – поддержка диалога между удаленными процессами;

6) представления данных – интерпретация передаваемых данных;

7) прикладной – пользовательское управление данными.

Первые четыре уровня образуют транспортную сеть, а три последних – сеть обработки данных.

Каждый уровень базовой модели OSI обслуживает уровни, расположенные выше, и пользуется услугами нижних уровней. Данные проходят в направлении вниз от источника данных (от седьмого уровня к первому) и в направлении вверх от приемника данных (от первого уровня к седьмому уровню). Пользовательские данные передаются в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень. На приемной стороне поступающие данные анализируются и, по мере надобности, передаются далее в вышерасположенный уровень, пока информация не будет передана в пользовательский прикладной уровень (рис.24).

Сеансовый уровень и уровень представления на практике используются редко, тогда как сетевой и канальный уровень практически всегда сильно перегружены.

Большинство уровней модели OSI имеют смысл только в сетях с коммутацией пакетов.

Источник

1.3. Принципы передачи данных в компьютерных сетях

Асинхронная передача. В 1969 г. появился стандарт асинхронной передачи RS-232-C 3 [2]. В соответствии с этим стандартом данные должны быть представлены в виде отдельных знаков (длиной 7 или 8 бит). Каждый знак обрамляется стартовыми и стоповым битами. Знаки передаются и принимаются в произвольные моменты времени. Два знака должны быть разделены минимальным временным интервалом. Принимающая сторона начинает вырабатывать тактовые сигналы, как только обнаруживает начало знака. Асинхронная передача не требует дорогостоящего оборудования и поэтому широко применяется для соединения компьютеров с периферийным оборудованием (НМЛ, НМД, принтеры, клавиатура, терминалы).

Модемы. В 1960-е годы разработаны модемы для передачи цифровых данных по аналоговым телефонным линиям. Модемы осуществляют преобразование потока битов в сигналы звукового диапазона и обратное преобразование.

Синхронная передача. В середине 1960-х годов для быстрой передачи цифровых данных между двумя компьютерами по линиям «точка-точка» появились протоколы канального уровня с контролем ошибок (протоколы звена данных) SDLC, LAP, LAPB, HDLC 4 . Передаваемые данные разбиваются на отдельные блоки – пакеты. Формат пакета представлен на рис. 1.5.

Заголовок содержит адрес отправителя и получателя пакета, а также может содержать порядковый номер пакета в передаваемом сообщении. Хвостовик содержит биты контроля. При поступлении в среду передачи пакеты оформляются в виде кадров, а именно, обрамляются специальными управляющими символами (флагами), содержащими информацию для синхронизации. Синхронизация передачи осуществляется в пределах каждого кадра 5 . Так же как и знаки при асинхронной передаче, кадры должны быть разделены минимальным интервалом времени. Однако скорость синхронной передачи значительно выше асинхронной, поскольку суммарное время передачи заголовка и хвостовика пакета, а также флагов кадра, как правило, значительно меньше времени передачи блока данных, помещенных в пакет.

Передача с промежуточным накоплением (store and forward). Развитие протоколов канального уровня привело к идее непрямого соединения компьютеров [6]. На рис. 1.6 компьютеры A и B, а также B и C соединены линиями «точка-точка». При передаче сообщения от A к C через B сообщение сначала поступает в B, а затем, после освобождения линии BC, от B к C.

Если передача сообщения от A к B занимает времяT_С, то передача от A к C займет T_С +T_П, где T_П – время передачи одного пакета. При N промежуточных узлах сквозная передача займет T_С +NT_П.

Поскольку источник посылает пакеты время от времени, на одной линии можно чередовать передачу пакетов для нескольких независимых соединений, что экономичнее по сравнению с резервированием линии между источником и получателем на все время передачи сообщения.

При передаче данных на канальном уровне используются как процедуры без установления соединения (connectionless), так и процедуры с установлением соединения (connection-oriented).

Установление соединения заключается в том, что узел-отправитель посылает узлу-получателю служебный кадр – предложение установить соединение. Если получатель согласен на установление соединения, он высылает соответствующий служебный кадр, в котором предлагает некоторые параметры для данного логического соединения, например, идентификатор соединения и максимальное значение поля данных кадров (MTU – Maximum Transfer Unit). Узел-отправитель подтверждает предлагаемые параметры, начинает передачу сообщения и, после завершения передачи, посылает служебное сообщение о разрыве соединения.

При дейтаграммной передаче кадр посылается в сеть «без предупреждения», и протокол не несет ответственности за утерю кадра.

Дейтаграммный метод работает быстрее, так как никаких предварительных действий по установлению соединения не требуется.

Технология глобальных сетей с коммутацией пакетов X.25, которая появилась в 80-е годы, обеспечивает хорошую работу на аналоговых телефонных каналах со скоростью доступа 1,2  64 Кбит/с. Позднее появились технологии Frame Relay, ATM и TCP/IP. «Сетью сетей» в наше время называют глобальную сеть Интернет. Термин “Интернет” происходит от английского «Internetworking» – «межсетевое взаимодействие». В основе технологии Интернет лежит стек (набор) протоколов TCP/IP.

Источник